金属与硝酸的计算

化学专题（六）关于硝酸的一些化学反应

一．知识梳理：

（一）硝酸

1． 硝酸的化学性质：

（1） 强氧化性

（2） 不稳定性

硝酸与金属反应的规律：硝酸越浓，还原产物中氮的化合价越高，硝酸越稀，还原产物中氮

的化合价越低。金属越活泼，硝酸还原产物中氮元素的化合价越低。

2． 硝酸的制备（工业、实验室）

硝酸工业制备中，不考虑损失，1摩尔氨气从理论上制得1摩尔硝酸

3．硝酸的保存：

（二）硝酸盐

不稳定性：受热分解

（三）氮氧化物

（1）NO（不成盐氧化物，不与水、碱等反应，能被氧化）

（2）NO（能与水、碱等反应，发生岐化反应）

2

写出下列变化的化学方程式

1．铜与稀硝酸

2．铜与浓硝酸

3．铁与足量稀硝酸

4．铁与少量稀硝酸

5．亚铁离子与硝酸反应的离子方程式

6．一氧化氮与氧气和水的反应

7．二氧化氮与氧气和水的反应

8．硝酸受热分解

9．二氧化氮与氢氧化钠溶液

10．一氧化氮、二氧化氮与氢氧化钠溶液

11．锌和极稀的硝酸反应

12．硝酸钾受热分解

13．硝酸铜受热分解

14．硝酸银受热分解

二．关于硝酸的计算：

1．现有铁、铜组成的合金，其中铁、铜的总物质的量为a摩尔，铜的物质的量分数为x，

将该合金研成粉末后全部投入含有b摩尔HNO的稀溶液中，微热使其充分反应后，稀硝酸

3

的还原产物只有NO。试回答下列问题：

（1）用微粒符号填写下列空白（列举出全部可能的情况）

可能出现的情况

残留固体成分

溶液中的金属离子

（2）当溶液中金属离子只有Fe、Cu时，b的取值范围是（用a、x表示）

2+2+

（3）当x=0.5，且溶液中Fe与Fe的物质的量相等时，在标准状况下产生672毫升气体。

2+3+

求a、b的值。

2．某铜粉与铁粉的混合物，物质的量之和为y摩尔，其中铜的物质的量分数为a，将其全

部投入50毫升b摩尔/升的硝酸溶液中，加热使其充分反应（假设NO是唯一的还原产物）。

（1）若金属有剩余，溶液中一定存在的阳离子是 ；

（2）若金属全部溶解，产生的NO的物质的量（n）的范围是 ；

（3）若金属全部溶解，当溶液中金属离子只有Fe、 Fe、Cu时，产生气体336毫升（标

2+2+2+

准状况），求b的值。

3．某研究性学习小组拟用铜屑、氧化铜的混合物与硫酸和硝酸组成的混酸反应来制取胆矾

晶体，混酸中硝酸的还原产物为NO，反应过程中不产生SO2，反应后的溶液中不含硝酸铜，

反应中固体完全溶解，两种酸均恰好完全反应。设固体混合物的总质量为480克，其中铜屑

的质量分数为x，试回答下列问题：

（1）所得硫酸铜晶体的质量y为： 克（用x表示）。

（2）若x=0.4，混酸中硝酸与硫酸的物质的量之比为： 。

（3）若x=0.4，480克固体混合物与一定量混酸微热后，充分反应，冷却后恰好只得到胆矾

晶体，试求混酸中硫酸的质量分数。

4．硝酸工业尾气中的氮氧化物（NO、NO），可用基于下列反应的方法进行治理：

2

2NO+2NaOH→NaNO+NaNO+HO；NO+NO+2NaOH→2 NaNO+HO

2322222

（1）标准状况下，NO、NO的混合物恰好与50毫升2.0摩尔/升的NaOH溶液完全反应，

2

且生成NaNO和NaNO的物质的量之比为1：4，则在混合气体中NO气体的体积分数为

32

。

（2）设混合气体用NO表示，用碱液吸收，生成硝酸钠及亚硝酸钠的再结晶分离。若生产

x

9

每吨硝酸钠的成本为0.16万元，压硝酸钠每吨0.28万元。则每处理22.4×10升(标准状况)

含NO（x≥1.5）0.1%（体积分数）的尾气，所得利润y（出售价减去成本价，单位：万元）

x

与x的关系为 。

（3）根据（2）的计算结果，在坐标系中作出其示意图。

5．氢气还原氧化铜的反应不完全时，便得到Cu和CuO的固体混合物。某化学兴趣小组同

2

学进行了如下操作和实验：

称取该混合物样品13.92克，加入200毫升稀HNO溶液，完全反应后收集到2.688升（标

3

准状况）NO气体（不考虑其他还原产物生成）。将反应后的溶液稀释到1升，测得溶液PH=1。

试回答下列问题：

（1）混合物中CuO的质量分数 。

2

（2）原硝酸溶液的物质的量浓度 。

（3）如在反应后的溶液中，加入铁粉质量为x克，随着铁粉的加入析出铜为y克，请建立

y和x的函数关系。

（4）当溶液中金属离子只有Fe、Cu时，则x的取值范围为 。

3+2+

（5）根据（3）的函数关系作图。

6．有一种铜粉与氧化铜粉末的混合物

（1）经测定该混合物中铜元素与氧元素的质量之比为6：1，则混合物中铜粉与氧化铜的物

质的量之比为 。

（2）112克上述混合物在加热条件下与足量的浓硫酸充分反应后，产生SO的物质的量为

2

摩尔。

（3）若铜粉与氧化铜粉末的混合物中氧元素的质量分数为0.1，则160克该混合物在加热条

件下与足量的浓硫酸反应，消耗硫酸的物质的量为 摩尔。

（4）设混合物中氧元素的质量分数为x，160克该混合物与足量的浓硫酸反应，消耗硫酸的

物质的量为y摩尔，写出x的取值范围 ，以及y与x之间的函数关

系式 。